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晶体结构与性质 突破训练（二）‎ ‎1．下列物质中前者为晶体，后者为非晶体的是(　　)‎ A．白磷、蓝矾　　　　　　 　B．陶瓷、塑料 C．碘、橡胶 D．食盐、蔗糖 解析：选C　A中白磷和蓝矾都是晶体；B中二者均为非晶体；C中碘为晶体，橡胶为非晶体；D中二者均为晶体。‎ ‎2．晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为300毫米的大直径硅单晶，晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述中正确的是(　　)‎ A．形成晶体硅的速率越大越好 B．晶体硅没有固定的熔、沸点 C．可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃 D．晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关 解析：选C　A项，晶体的形成都要有一定的形成条件，如温度、压强、结晶速率等，但并不是说结晶速率越大越好，错误；B项，晶体有固定的熔、沸点，错误；C项，X射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列就能区分出晶体与非晶体，正确；D项，晶体的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系，错误。‎ ‎3．在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石、晶体氩。‎ ‎(1)只含有离子键的离子晶体是____________________________________________。‎ ‎(2)既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是________。‎ ‎(3)既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是__________。‎ ‎(4)含有极性共价键的原子晶体是_________________________________________。‎ 13‎ ‎(5)不含共价键的分子晶体是____________，只含非极性共价键的原子晶体是____________________。‎ 答案：(1)NaCl、Na2S　(2)(NH4)2S　(3)Na2S2‎ ‎(4)SiO2、SiC　(5)晶体氩　晶体硅、金刚石 ‎4．分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型。‎ ‎(1)碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ℃，熔融态不导电：________。‎ ‎(2)五氟化矾，无色晶体，熔点19.5 ℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等：________。‎ ‎(3)溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电：________。‎ ‎(4)硼，熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大：________。‎ ‎(5)硒，熔点217 ℃，沸点685 ℃，溶于氯仿：________。‎ ‎(6)锑，熔点630.74 ℃，沸点1 750 ℃，导电：________。‎ 答案：(1)原子晶体　(2)分子晶体　(3)离子晶体　‎ ‎(4)原子晶体　(5)分子晶体　(6)金属晶体 ‎5．(1)钠、钾、铬、钼、钨等金属晶体的晶胞属于体心立方，则该晶胞中属于1个体心立方晶胞的金属原子数目是________。氯化铯晶体的晶胞如图1，则Cs＋位于该晶胞的________，而Cl－位于该晶胞的________，Cs＋的配位数是________。‎ ‎(2)铜的氢化物的晶体结构如图2所示，写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(3)图3为F－与Mg2＋、K＋形成的某种离子晶体的晶胞，其中“○”表示的离子是________(填离子符号)。‎ ‎(4)实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图4所示)，已知3种离子晶体的晶格能数据如下表：‎ 离子晶体 NaCl KCl CaO 晶格能/(kJ·mol ‎786‎ ‎715‎ ‎3 401‎ 13‎ ‎－1)‎ 则这4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是________________________。‎ 其中MgO晶体中一个Mg2＋周围和它最邻近且等距离的Mg2＋有________个。‎ 解析：(1)体心立方晶胞中，1个原子位于体心，8个原子位于立方体的顶点，故1个晶胞中金属原子数为8×＋1＝2；氯化铯晶胞中，Cs＋位于体心，Cl－位于顶点，Cs＋的配位数为8。(2)由晶胞可知，粒子个数比为1∶1，化学式为CuH，CuH与Cl2反应，产物为CuCl2和HCl，化学方程式为2CuH＋3Cl22CuCl2＋2HCl。(3)由晶胞结构可知，黑球有1个，灰球有1个，白球有3个，由电荷守恒可知n(Mg2＋)∶n(K＋)∶n(F－)＝1∶1∶3，故白球为F－。(4)从3种离子晶体的晶格能数据知道，离子所带电荷越多、离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，离子所带电荷数：Ti3＋>Mg2＋，离子半径：Mg2＋＜Ca2＋，所以熔点：TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶体中一个Mg2＋周围和它最邻近且等距离的Mg2＋有12个。‎ 答案：(1)2　体心　顶点　8‎ ‎(2)2CuH＋3Cl22CuCl2＋2HCl ‎(3)F－　(4)TiN>MgO>CaO>KCl　12‎ ‎6.ⅣA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问题：‎ ‎(1)碳的一种单质的结构如图(a)所示。该单质的晶体类型为________，原子间存在的共价键类型有________，碳原子的杂化轨道类型为____________________。‎ ‎(2)SiCl4‎ 13‎ 分子的中心原子的价层电子对数为________，分子的立体构型为________，属于________分子(填“极性”或“非极性”)。‎ ‎(3)四卤化硅SiX4的沸点和二卤化铅PbX2的熔点如图(b)所示。‎ ‎①SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②结合SiX4的沸点和PbX2的熔点的变化规律，可推断：依F、Cl、Br、I次序，PbX2中的化学键的离子性________、共价性________。(填“增强”“不变”或“减弱”)‎ 解析：(1)该单质为石墨，石墨属于混合型晶体，层内碳原子之间形成σ键和π键；石墨中碳原子有3个σ键，无孤电子对，因此杂化类型为sp2；(2)SiCl4中心原子是Si，有4个σ键，孤电子对数为＝0，价层电子对数为4，空间构型为正四面体；属于非极性分子；(3)①SiX4属于分子晶体，不含分子间氢键，范德华力越大，熔沸点越高，范德华力随着相对分子质量的增大而增大，即熔沸点增高；②同主族从上到下非金属性减弱，得电子能力减弱，因此PbX2中化学键的离子性减弱，共价性增强。‎ 答案：(1)混合型晶体　σ键、π键　sp2　(2)4　正四面体　非极性　(3)①均为分子晶体，范德华力随相对分子质量增大而增大　②减弱　增强 ‎7.前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序数依次增大,X、Y、Z、W为短周期元素,X的价电子排布式为nsnnp2n,Y在周期表所有元素中电负性最大,Z、W为同周期金属元素,Z的第一电离能大于W,R元素内层电子所在能层全部排满且最外层有两个电子。 ‎ 13‎ 1. ‎(1)R的基态原子核外电子排布式为__________________________________。 ‎ ‎(2)X的某种常见氢化物,既含有极性键又含有非极性键,其结构式为________‎ ‎___________,其中X原子的杂化方式为________________。 ‎ ‎(3)Z的第一电离能大于W的第一电离能的原因为_______________________。 ‎ ‎(4)Z与X形成的化合物熔点高于Z与Y形成的化合物,其原因为__________‎ ‎___________________。 ‎ ‎(5)向RCl2溶液中逐滴加入氨水至过量,形成一种含配离子[R(NH3)4]2+的化合物,其反应的化学方程式为______________________,不考虑立体构型,[R(NH3)4]2+的结构可用示意图表示为___________________________________。 ‎ ‎(6)化合物Na3WY6由Na+和W构成,其晶胞结构如图所示,图中位于大立方体顶点和面心,位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心,是图中 ‎、中的一种,大立方体的体心处所代表的是________________(填离子符号)。设NA为阿伏加德罗常数的值,晶体的密度为ρ g·cm-3,摩尔质量为M,该晶胞的棱长为____________nm。 ‎ ‎【解析】X的价电子排布式为nsnnp2n,n=2,则X是氧,Y在周期表所有元素中电负性最大,Y是氟,Z、W为同周期金属元素,Z的第一电离能大于W,Z是镁、W是铝,R元素内层电子所在能层全部排满且最外层有两个电子,R为Zn。‎ ‎(1)R的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。‎ ‎(2)既含有极性键又含有非极性键的氧的氢化物是H2O2,其结构式为H—O—O—H,其中X原子的杂化方式为sp3杂化。‎ 13‎ ‎(3)Mg的第一电离能大于Al的第一电离能的原因为Mg的价层电子排布为3s2,能量低稳定。Al的价层电子排布为3s23p1,不稳定,能量高,因此Mg的第一电离能大于Al的第一电离能。‎ ‎(4)Mg与O形成的化合物MgO熔点高于Mg与F形成的化合物MgF2,其原因为MgO晶体中离子所带电荷数多,晶格能大,所以熔点高。‎ ‎(5)向ZnCl2溶液中逐滴加入氨水至过量,形成一种含配离子[Zn(NH3)4]2+的化合物,其反应的化学方程式为ZnCl2+4NH3·H2O[Zn(NH3)4]Cl2+4H2O,‎ ‎[Zn(NH3)4]2+的结构可用示意图表示为。‎ ‎(6)化合物Na3AlF6由Na+和Al构成,其晶胞结构如图所示,根据晶胞结构,阳离子和阴离子需满足3∶1,则所代表的是Na+。由xM=ρa3NA可得该晶胞的棱长为×107 nm。‎ 答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2‎ ‎(2)H—O—O—H　sp3杂化 ‎(3)Mg的价电子排布为3s2,稳定,能量低。Al的价电子排布为3s23p1,不稳定,能量高,因此Mg的第一电离能大于Al的第一电离能 ‎(4)MgO晶体中离子所带电荷数多,晶格能大,所以熔点高 ‎(5)ZnCl2+4NH3·H2O[Zn(NH3)4]Cl2+4H2O ‎(6)Na+　×107‎ ‎8.已知A、B、C为三种常见的单质,能发生如图1所示的转化关系,B的一种同素异形体的晶胞如图2所示:‎ 13‎ 回答下列问题: ‎ ‎(1)形成A的元素在周期表中的位置是__________________,A对应的基态原子的价电子排布为__________________。 ‎ ‎(2)在B单质对应的基态原子中,核外存在__________对自旋方向相反的电子。 ‎ ‎(3)写出Y的一种常见等电子体分子的结构式______________________;两者相比较沸点较高的是________________(填化学式);Y分子中B对应原子的杂化方式为______________________。 ‎ ‎(4)配合物A(Y)x常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断A(Y)x晶体属于________________(填晶体类型)。A(Y)x的中心原子价电子数与配体提供的电子数之和为18,则x=____________。A(Y)x在一定条件下发生反应A(Y)x(s)A(s)+xY(g),已知反应过程中只断裂配位键,由此判断该反应所形成的化学键类型是____________。 ‎ ‎(5)在图2晶胞中,每个晶胞平均占有________个原子,若距离最近的两个原子的距离为L cm,晶胞边长为a cm,根据硬球接触模型,则L=________a,晶胞的密度ρ=______________g·cm-3(用含a、NA代数式表示)。 ‎ ‎【解析】根据图1、2可知,A为铁,B为碳,C为氢气,X为Fe3O4,Y为CO,D为CO2。(1)铁元素在周期表中的位置是第4周期第Ⅷ族,Fe基态原子的价电子排布为3d64s2。(2)碳原子的电子排布式为1s22s22p2,核外存在2对自旋方向相反的电子。(3)CO的一种常见等电子体分子是N2,结构式为;沸点较高的是CO;CO分子中C对应原子的杂化方式为sp杂化。(4)根据配合物Fe(CO)x的性质可判断其属于分子晶体。Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供的电子数之和为18,则x=5。Fe(CO)5在一定条件下发生反应A(Y)x(s)A(s)+xY(g),已知反应过程中只断裂配位键,由此判断该反应所形成的化学键类型是金属键。‎ 13‎ ‎(5)在图2金刚石的晶胞中,每个晶胞平均占有8个原子,根据硬球接触模型,计算得L=a,晶胞的密度ρ= g·cm-3。‎ 答案:(1)第4周期第Ⅷ族　3d64s2　(2)2‎ ‎(3)　CO　sp ‎(4)分子晶体　5　金属键 ‎(5)8　　‎ ‎9.Fe、Ni、Cu、Cr及其化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。请回答以下问题：‎ ‎(1)Ni原子的核外电子排布式为________________。‎ ‎(2)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO________FeO(填“＜”或“＞”)。下列图象是从FeO晶体结构图中分割出来的部分结构图，试判断其中符合其晶体结构的图象是__________。‎ ‎ ‎ ‎(3)Fe(CO)5常温下呈液态，熔点为－20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断Fe(CO)5晶体属于__________(填晶体类型)。‎ ‎(4)元素Cr的化合物CrO2Cl2在常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可判断CrO2Cl2分子是__________(填“极性”或“非极性”)分子。在有机溶剂CS2分子中碳原子和硫原子之间的共价键类型为__________。‎ ‎(5)①向硫酸铜溶液中滴加氨水会生成蓝色沉淀，继续滴加氨水至沉淀刚好全部溶解时可得到蓝色溶液，再向其中加入极性较小的乙醇可以生成深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4·H2O沉淀。该深蓝色沉淀中的NH3‎ 13‎ 通过__________键与中心离子Cu2＋结合；NH3分子中N原子采取的杂化方式是__________。与NH3分子互为等电子体的一种微粒是__________(任写一种)。‎ ‎②下图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，该氧化物的化学式为__________。‎ 解析　(2)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，都属于离子晶体，晶体中离子的半径越小，离子间作用力越大，晶体熔、沸点越高，Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为69 pm和78 pm，故熔点：NiO＞FeO。NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，晶胞中微粒数之比为6∶6，所以选项中符合其晶体结构的图象是B、C两项。(3)Fe(CO)5常温下呈液态，熔、沸点较低，易溶于非极性溶剂，据此可判断Fe(CO)5晶体属于分子晶体。(4)CCl4、CS2皆为非极性溶剂，根据“相似相溶”可知CrO2Cl2分子是非极性分子。CS2分子中碳原子和硫原子之间存在碳硫双键，即一个σ键、一个π键。(5)根据铜的这种氧化物的晶胞结构示意图可知，黑球都在晶胞内部为4个；白球：顶点上8个，对每个晶胞贡献为，上、下面各1个，对每个晶胞贡献为，棱上4个，对每个晶胞贡献为，内部1个，所以每个晶胞中白球也是4个，故该铜的氧化物的化学式为CuO。‎ 答案　(1)[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2‎ ‎(2)＞　BC ‎(3)分子晶体 ‎(4)非极性　σ键、π键 ‎(5)①配位　sp3　H3O＋(或其他合理答案)　②CuO ‎10．下图为几种晶体或晶胞的示意图：‎ 13‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是__________________。‎ ‎(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为____________________________________________________ ____________________。‎ ‎(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能______(填“大于”或“小于”)MgO晶体，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ ‎(4)每个Cu晶胞中实际占有________个Cu原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为________。‎ ‎(5)冰的熔点远高于干冰，除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是__________________。‎ 解析　(2)离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所带电荷数越大，则离子晶体熔点越高。金刚石是原子晶体，熔点最高，冰、干冰均为分子晶体，冰中存在氢键，冰的熔点高于干冰。‎ 13‎ ‎(4)铜晶胞实际占有铜原子数用均摊法分析，8×＋6×＝4，氯化钙类似氟化钙，Ca2＋的配位数为8，Cl－配位数为4。‎ 答案　(1)金刚石晶体 ‎(2)金刚石>MgO>CaCl2>冰>干冰 ‎(3)小于　MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数；且r(Mg2＋)